Ученые из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Томск) и Томского государственного университета установили причины возникновения мезомасштабных конвективных систем (МКС) — организованных скоплений грозовых облаков площадью от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч квадратных километров. Такие скопления часто приводят к опасным природным явлениям: молниевой активности, шквалистому ветру, крупному граду и даже смерчам.
«Изучение подобных явлений стало возможным благодаря развитию космонавтики. Только с появлением метеорологических спутников выяснилось, что между локальными грозовыми облаками (отдельными грозовыми ячейками) и огромными грозовыми фронтами есть еще одно недостающее звено — мезомасштабные конвективные системы», — рассказал главный научный сотрудник лаборатории физики климатических систем ИМКЭС СО РАН доктор физико-математических наук Пётр Михайлович Нагорский.
Одним из российских регионов, где МКС наиболее активны, оказалась Западная Сибирь. Значительная площадь этих систем вызывает грозы и ливневые дожди длительностью от восьми часов до суток. В течение этого времени значительно возрастает количество опасных атмосферных электрических явлений (регистрируется от 900 до 2 400 молний по всей территории прохождения системы), велико количество выпавших в течение одного дня осадков (сопоставимое со среднемесячной нормой), а сам грозовой очаг может проходить расстояния от 500 до 1 000 километров.
Исследователям удалось установить причины и механизмы формирования МКС. Они зарождаются благодаря системе хорошо прогреваемых мелководных озер и болот в Северном Казахстане и Южной Сибири, которые выполняют функцию паровой машины. Как объяснил Пётр Нагорский, влага от них, поднимаясь вверх в виде пара, конденсируется и выделяет огромное количество энергии — она разогревает атмосферу, что и приводит к быстрому формированию больших организованных скоплений грозовых облаков. Грозовые облака, в свою очередь, с севера Казахстана и юга Сибири движутся на северо-восток (движению в ином направлении препятствуют горные системы Алтая и Саян). Следует отметить, что заболоченность Западной Сибири дополнительно способствует тому, что мезомасштабные конвективные системы живут долго, до суток и более.
Ученые рассказали и о том, что МКС оказывают большое влияние на глобальную электрическую цепь и обменные процессы, происходящие между атмосферой и стратосферой:
«Наряду с круговоротом воды в природе, существует и круговорот электрических зарядов. В силу того, что мезомасштабные конвективные системы характеризуются очень высокой электрической активностью, они являются одним из механизмов подзарядки глобальной электрической цепи, а сам перенос электрических зарядов осуществляется по вертикали — от земной коры в ионосферу», — пояснил ведущий научный сотрудник лаборатории физики климатических систем доцент кафедры метеорологии и климатологии ТГУ, кандидат физико-математических наук Константин Николаевич Пустовалов.
Если обычные кучево-дождевые (грозовые) облака в умеренных широтах развиваются в пределах всей тропосферы до высоты 10 километров, то есть до тропопаузы — переходного слоя в атмосфере между тропосферой и стратосферой, где температура прекращает понижаться с высотой, то вершины мезомасштабных конвективных систем могут достигать бóльших высот (до 12 километров и выше), приподнимая тропопаузу вверх. В некоторых случаях вершины МКС даже могут пробить тропопаузу и оказаться на следующем уровне атмосферы — в стратосфере. Всё это влияет не только на процессы обмена водяным паром, аэрозольными частицами, малыми газовыми составляющими, но и на формирование перламутровых облаков, возникающих на высотах 20—30 километров в стратосфере.
Ольга Булгакова, пресс-служба ТНЦ СО РАН
